Що таке в'язкість? Одиниці виміру в'язкості
В'язкість характеризує здатність газів або рідин створювати опір між рухомими по відношенню один до одного шарами текучих (Не твердих) тел. Тобто ця величина відповідає силі внутрішнього тертя (англійський термін: viscosity), що виникає при русі газу або рідини. Для різних тіл вона буде різною, оскільки залежить від їх природи. Наприклад, вода має низьку в'язкість в порівнянні з медом, в'язкість якого набагато вище. Внутрішнє тертя або плинність твердих (сипких) речовин характеризується реологическими характеристиками.
Слово в'язкість походить від латинського слова Viscum, що в перекладі означає омела. Це пов'язано з пташиним клеєм, який робили з ягід омели і використовували для лову птахів. Клею намазували гілки дерев, а птахи, сідаючи на них, ставали легкою здобиччю для людини.
Що ж таке в'язкість? Одиниці виміру даної характеристики будуть приведені, як це прийнято, в системі СІ, а також в інших позасистемних одиницях.
Ісак Ньютон в 1687 році встановив основний закон течії рідких і газоподібних тел: F =? • {(v2 - v1) / (z2 - z1)} • S. В даному випадку F - це сила (тангенціальна), яка викликає зрушення шарів рухомого тіла. Ставлення (v2 - v1) / (z2 - z1) показує швидкість зміни швидкості течії рідини або газу при переході від одного рухомого шару до іншого. Інакше називається градієнтом швидкості течії або швидкістю зсуву. Величина S - це площа (в поперечному перерізі) потоку рухомого тіла. Коефіцієнт пропорційності? і є коефіцієнт в'язкості динамічної даного тіла. Величина, їй зворотна j = 1 /?, Є плинністю. Силу, що діє на одиницю площі (в поперечному перерізі) потоку, можна розрахувати за формулою: micro- = F / S. Це і є абсолютна або динамічна в'язкість. Одиниці виміру її в системі СІ виражаються як паскаль на секунду.
В'язкість є найважливішою фізико-хімічною характеристикою багатьох речовин. Значення її враховують при проектуванні та експлуатації трубопроводів і апаратів, в яких відбувається рух (наприклад, якщо вони служать для перекачування) рідкого або газоподібного середовища. Це можуть бути нафта, газ або продукти їх переробки, розплавлені шлаки або скло та інше. В'язкість у багатьох випадках є якісною характеристикою напівпродуктів і готових продуктів різних виробництв, так як вона безпосередньо залежить від структури речовини і показує фізико-хімічне стану матеріалу і зміни, що відбуваються в технології. Часто для оцінки величини опору деформації або закінчення використовують не динамічну, а кінематичну в'язкість, одиниці виміру якої в системі СІ виражаються в квадратних метрах за секунду. Кінематична в'язкість (позначається nu-) є відношення в'язкості динамічної (micro-) до щільності середовища (rho-): v = micro- / rho-.
Кінематична в'язкість - це фізико-хімічна характеристика матеріалу, що показує його здатність під дією сил гравітації чинити опір течією.
В системі СІ одиниці вимірювання кінематичної в'язкості записують як м2 / с.
В системі СГС в'язкість вимірюють у Стокс (Ст) або сантистоксах (сСт).
Між цими одиницями виміру існує наступна зв'язок: 1 Ст = 10-4 м2 / с, тоді 1 сСт = 10-2 Ст = 10-6 м2 / с = 1 мм2 / с. Часто для кінематичної в'язкості користуються іншою позасистемної одиницею виміру - це градуси Енглера, переклад яких в Стокс можна здійснювати за емпіричною формулою: v = 0,073oE - 0,063 / oE або по таблиці.
Для перерахунку системних одиниць виміру динамічної в'язкості під позасистемні можна використовувати рівність: 1 Па • з = 10 пуаз. Короткий позначення записується: П.
Зазвичай одиниці виміру в'язкості рідини регламентуються нормативною документацією на готовий (товарний) продукт або технологічним регламентом на напівпродукт разом з допустимим діапазоном зміни цієї якісної характеристики, а також з похибкою її вимірювання.
Для визначення в'язкості в лабораторних або виробничих умовах користуються віскозиметрами різної конструкції. Вони можуть бути ротаційні, з кулькою, капілярні, ультразвукові. Принцип вимірювання в'язкості в скляному капілярному віскозиметрі заснований на визначенні часу витікання рідини через калібрований капіляр певного діаметру і довжини, при цьому повинна бути врахована постійна віскозиметра. Так як в'язкість матеріалу залежить від температури (з підвищенням її вона буде зменшуватися, що пояснюється молекулярно-кінетичної теорії як результат прискорення хаотичного руху і взаємодії молекул), тому випробувана проба повинна бути витримана деякий час при певній температурі для усереднення останньої по всьому об'єму проби. Існує кілька стандартизованих методів випробування в'язкості, але найбільш поширений - це міждержавний стандарт ГОСТ 33-2000, на підставі якого визначається кінематична в'язкість, одиниці виміру в даному випадку мм2 / с (сСт), а динамічна в'язкість перераховується, як твір в'язкості кінематичної на щільність.